JPH07288896A - 音像制御装置 - Google Patents

音像制御装置

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Publication number
JPH07288896A
JPH07288896A JP6080050A JP8005094A JPH07288896A JP H07288896 A JPH07288896 A JP H07288896A JP 6080050 A JP6080050 A JP 6080050A JP 8005094 A JP8005094 A JP 8005094A JP H07288896 A JPH07288896 A JP H07288896A
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JP
Japan
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sound
sound source
listener
signal
filter
Prior art date
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Pending
Application number
JP6080050A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroko Hao
裕子 羽尾
Masaaki Taira
正明 平
Yuzo Abe
祐三 阿部
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 仮想的に形成される聴取者に対する音源の位
置に基づいて2チャンネルスピーカーから発せられる音
を制御することができる音像制御装置を提供することを
目的とする。 【構成】 聴取者と音源との仮想的な位置関係を聴取者
を中心とした水平面内円周上の位置情報として供給する
位置情報供給手段と、聴取者を中心に水平面内の方向を
仮想的に分割して各方向に音像が形成されるように左右
別に定められたフィルタ特性によって音源信号を補正し
て2チャンネルステレオの左右音信号を出力する左チャ
ンネル用フィルタ1a及び右チャンネル用のフィルタ1
bと、前記の位置情報に基づいてその位置に対応した音
像となるように前記フィルタ出力を制御する乗算器2
…,加算器3,3とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、仮想的に形成される聴
取者に対する音源の位置に基づいて2チャンネルスピー
カーから発せられる音を制御する音像制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来は、仮想的に形成される聴取者に対
する音源の位置に基づいて2チャンネルスピーカーから
発せられる音を制御して、その位置に音源があるように
聞こえる、即ち、そのように音像(頭の中で作られる音
源位置)が形成されるようにしたものはない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このため、ステレオ配
置の2チャンネルスピーカーを用いたとしても単一の音
源については両スピーカーからは同じ音が発せられるだ
けであり、聴取者は音源との相対的位置関係に基づく遠
近感(立体感)を得ることができず、例えば、3次元影
像を用いるシミュレーション装置、ゲーム機、或いはホ
ームシアター等において聴取者に臨場感を十分に与える
ことはできなかった。
【0004】本発明は、仮想的に形成される聴取者に対
する音源の位置に基づいて2チャンネルスピーカーから
発せられる音を制御することができる音像制御装置を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の構成は、
聴取者と音源との仮想的な位置関係を聴取者を中心とし
た水平面内円周上の位置情報として供給する位置情報供
給手段と、聴取者を中心に水平面内の方向を仮想的に分
割して各方向に音像が形成されるように左右別に定めら
れたフィルタ特性によって音源信号を補正して2チャン
ネルステレオの左右音信号を出力する左チャンネル用及
び右チャンネル用のフィルタと、前記の位置情報に基づ
いてその位置に対応した音像となるように前記フィルタ
出力を制御する手段とを備えていることを特徴とする。
【0006】本発明の第2の構成は、聴取者と音源との
仮想的な位置関係を聴取者を中心とした水平面内円周上
の位置情報として供給する位置情報供給手段と、聴取者
を中心に水平面内の方向を仮想的に分割して各方向に音
像が形成されるように左右別に定められたフィルタ特性
によって音源信号を補正して2チャンネルステレオの左
右音信号を出力する左チャンネル用及び右チャンネル用
のフィルタと、前記の位置情報に基づく音源位置を挟む
ように存在する二つの音像となる前記フィルタ出力の相
互の重みを位置情報に応じて調整する手段とを備えてい
ることを特徴とする。
【0007】本発明の第3の構成は、音源信号から動き
のない音の信号と動きのある音の信号に分離する手段
と、動きのある音の信号について請求項1又は請求項2
の音像制御手段にて2チャンネルステレオの左右音信号
を生成し、この左右音信号を動きのない2チャンネルス
テレオの左右音源信号にそれぞれ加算する手段とを備え
ていることを特徴とする。
【0008】
【作用】上記第1の構成によれば、仮想的に形成される
聴取者に対する音源の平面位置に基づいて2チャンネル
スピーカーから発せられる音が制御され、その方向に音
源があるように音像が形成される。
【0009】上記第2の構成によれば、音源位置を挟む
ように存在する二つの音像となる前記フィルタ出力の相
互の重みを方向情報に応じて調整するので、音像の移動
がなめらかに制御される。
【0010】上記第3の構成によれば、動きのある音の
信号から2チャンネル音信号を生成し、この2チャンネ
ル音信号を動きのない2チャンネル音源信号にそれぞれ
加算するので、2チャンネルで動きのある立体的な音を
出力することができる。
【0011】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明をその実施例を示す図に基づ
いて説明する。
【0012】図1には、スピーカーの仮想的な配置図を
示している。本実施例では、スピーカーの仮想的な配置
方向として8方向(0°,45°,90°,135°,
180°,225°,270°,315°)を設定して
いる。即ち、以下に説明する音像制御によって、聴取者
には、スピーカー(音源)が基本的には上記8方向のい
ずれかの方向に配置されているように聞こえることを意
味している。
【0013】また、各方向で挟まれる領域を以下ゾーン
と呼ぶ。各ゾーンにはゾーン番号を付している。例え
ば、図1に示すように、音像の0°方向と45°方向と
の間はゾーン0、音像の45°方向と90°方向との間
はゾーン1のようである。
【0014】聴取者とスピーカー(音源)との仮想的な
位置関係は、聴取者を中心とした水平面内円周上の方向
情報として供給される。方向情報は単なるゾーン番号と
してもよいが、例えば、ゾーン0内でも音像0°方向に
近ければスピーカー(音源)が0°方向に近い位置に配
置されているように聞こえることが望ましいので、本実
施例では、水平面内円周上の角度情報を方向情報として
供給するようにしている。また、この方向情報は、図示
しない方向情報供給手段から供給されるが、例えば、3
次元ポリゴン映像を用いるゲーム機であれば、視点座標
値とオブジェクトの3次元座標値から生成することがで
きる。
【0015】図2は、本発明の音像制御装置を示すブロ
ック図である。
【0016】フィルタ1は、聴取者を中心に水平面内の
方向を仮想的に8分割して各方向に音像が形成されるよ
うに左右別に定められたフィルタ特性によって音源信号
を補正して2チャンネルステレオの左右音信号を出力す
るLチャンネル用フィルタ1a及びRチャンネル用のフ
ィルタ1bを備えて成る。フィルタ1としてはFIRが
用いられ、そのフィルタ特性は乗算係数によって決定さ
れる。
【0017】L用FIR0 とR用FIR0 は、0°方向
に音像を形成させるためのフィルタ特性を有している。
即ち、音源信号がL用FIR0 とR用FIR0 を通って
それぞれ2チャンネルステレオの左右音信号として出力
されると、音像は0°方向に形成される。即ち、聴取者
は0°方向にスピーカーがあるように聞こえる。
【0018】L用FIR1 とR用FIR1 は、45°方
向に音像を形成させるためのフィルタ特性を有する。即
ち、音源信号がL用FIR1 とR用FIR1 を通ってそ
れぞれ2チャンネルステレオの左右音信号として出力さ
れると、音像は45°方向に形成される。即ち、聴取者
は45°方向にスピーカーがあるように聞こえる。
【0019】L用FIR2 〜L用FIR7 とR用FIR
2 〜R用FIR7 についても同様に各対応方向に音像が
形成されるようにフィルタ特性が定められている。
【0020】FIRのフィルタ特性の決定方法について
は後述する。
【0021】乗算器2…は、前記FIRの出力に対し、
前記の方向情報に基づく所定の係数を乗算する。即ち、
各FIRを経た音信号に重み付けを行う。例えば、方向
情報がゾーン0の音像45°方向に近いところを示して
いるのであれば、L用FIR0 とR用FIR0 による左
右音信号よりも、L用FIR1 とR用FIR1 による左
右音信号の比率を高くするように乗算係数が設定され
る。その逆に、方向情報がゾーン0の音像0°方向に近
いところを示しているのであれば、L用FIR0とR用
FIR0 による左右音信号の比率を、L用FIR1 とR
用FIR1 による左右音信号よりも高くするように乗算
係数が設定される。従って、上記の乗算器2…としては
逆連動型の乗算器を用いることができる。
【0022】加算器3は、L用の上記乗算器2…を経た
FIR出力を加算して2チャンネルステレオの左音信号
として出力する。また、加算器4は、R用の上記乗算器
2…を経たFIR出力を加算して2チャンネルステレオ
の右音信号として出力するようになっている。
【0023】次に、FIRのフィルタ特性の決定方法に
ついて説明する。
【0024】図3に示すように、ダミーヘッド50の例
えば左斜め後方に音源Oを配置し、ダミーヘッドの耳部
分にセットしてある左右マイクロホン(図示せず)にて
音信号を検出する。そして、実際の左右スピーカー
L ,SR から出力される音がダミーヘッド位置の聴取
者の耳に実際に入力されるときに、この入力音が上記音
源Oからの音について前記マイクロホンで検出されたの
と同等な信号となるならば、聴取者には、音源がOの位
置にあるように聞こえることになる。
【0025】図において、 O :音源 KL ,KR :音源から左右各々の耳への伝達関数 H :左右スピーカーから左右各々の耳への伝達
関数 EL ,ER :ダミーヘッドの左右各々のマイクロホン信
号 TL ,TR :左右各々のFIRのフィルタ特性 SL ,SR :左右のスピーカー である。
【0026】ここで、左右スピーカーから左右各々の耳
への伝達関数Hには、左スピーカーSL から左の耳への
伝達関数HLL、右スピーカーSL から右の耳への伝達関
数HRR,左スピーカーSL から右の耳への伝達関数
LR、右スピーカーSR から左の耳への伝達関数HRL
ある。なお、伝達関数HLLとは、時刻t=0において単
位インパルスを左スピーカーSL に加えたときのダミー
ヘッドの左マイクロホンの時間応答である。伝達関数H
RR,HLR,HRLについても同様である。
【0027】音源Oの位置から音信号Sが出力されてい
る場合、左右各々の耳の信号は、以下の式1のようにな
る。
【0028】
【数1】EL =SKL R =SKR
【0029】また、音信号Sをフィルタ特性TL ,TR
のFIRを通してスピーカーSL ,SR から再生した場
合、左右各々の耳での信号は、以下の式2のようにな
る。
【0030】
【数2】EL =STL LL+STR RLR =STL LR+STR RR
【0031】上記の式1と式2からフィルタ特性TL
R を求めると、以下の式3のようになる。
【0032】
【数3】TL =(KL RR−KR RL)/(HLLRR
LRRL) TR =(KR LL−KL LR)/(HLLRR−H
LRRL
【0033】このようにして求めたフィルタ特性の一例
を図4及び図5のグラフにそれぞれ示している。なお、
以上の場合は、音像方向225°に対応し、L用FIR
5 ,R用FIR5 についてのフィルタ特性について示し
たものに相当するが、他のFIRのフィルタ特性につい
ても同様にダミーヘッドを用いた実験結果に基づいて導
き出すことができる。
【0034】上記の構成によれば、仮想的に形成される
聴取者に対する音源の水平面位置に基づいて2チャンネ
ルスピーカーから発せられる音が制御され、その方向に
音源があるように音像が形成される。これにより、ステ
レオ配置の2チャンネルスピーカーを用い、音源との相
対的位置関係に基づく遠近感(立体感)を聴取者に与え
ることができる。更に、音源位置を挟むように存在する
二つの音像となるフィルタ出力を選択するとともに方向
情報に応じて相互の重みを調整するので、音像の移動が
なめらかに制御される。
【0035】なお、本実施例では、音像方向を8分割し
たが、図6に示すように、更に細かく12分割とするよ
うにしてもよいものである。かかる場合には、音像の移
動を一層なめらかに制御することができる。また、この
場合には、同図のごとく、人の方向感度が高い方向につ
いて分割数を多くするのが効果的である。
【0036】(実施例2)以下、本発明の他の実施例を
図7に基づいて説明する。
【0037】前記の実施例1が各方向について音像を形
成するためのフィルタ係数が各々異なるL用R用のFI
R群を備えているのに対し、本実施例では、L用及びR
用についてそれぞれ二つ(一つのゾーンを作る二方向)
のFIRm ,FIRm+1 を備えている。そして、各FI
Rは、フィルタ特性を決定する係数が可変に構成されて
いて、その係数を方向情報によって切り換えるようにな
っている。
【0038】例えば、8分割としている場合、方向情報
としてゾーン0に対応する信号がくれば、FIRm は0
°方向に音像を形成するためのフィルタ(FIR0 )と
なり、FIRm+1 は45°方向に音像を形成するための
フィルタ(FIR1 )となる。また、方向情報としてゾ
ーン7に対応する信号がくれば、FIRm は315°方
向に音像を形成するためのフィルタ(FIR7 )とな
り、FIRm+1 は0°方向に音像を形成するためのフィ
ルタ(FIR0 )となる。
【0039】乗算器2…は、FIRm の出力とFIR
m+1 の出力に方向情報に応じて所定の係数を乗算して重
み付けを行うようになっている。
【0040】加算器3は、L用の上記乗算器2,2を経
たFIR出力を加算して2チャンネルステレオの左音信
号として出力する。また、加算器4は、R用の上記乗算
器2,2を経たFIR出力を加算して2チャンネルステ
レオの右音信号として出力するようになっている。
【0041】かかる構成によっても、仮想的に形成され
る聴取者に対する音源の水平面位置に基づいて2チャン
ネルスピーカーから発せられる音が制御され、その方向
に音源があるように音像が形成される。これにより、ス
テレオ配置の2チャンネルスピーカーを用い、音源との
相対的位置関係に基づく遠近感(立体感)を聴取者に与
えることができる。更に、音源位置を挟むように存在す
る二つの音像となるフィルタ出力を選択するとともに方
向情報に応じて相互の重みを調整するので、音像の移動
がなめらかに制御される。
【0042】また、位置情報に基づいて係数を切り換え
る構成としているので、FIRを少なくしてハードウェ
アの増大を回避することができる。
【0043】(実施例3)以下、本発明の他の実施例を
図8に基づいて説明する。
【0044】本実施例の音像制御装置は、例えば、シア
ターにおける音声処理回路として用いられる。
【0045】音源分離回路21は、音源信号を動きのな
い信号(例えば、環境音)と動きのある信号(移動して
いる音源からの音信号)に分離するものである。具体的
には、Lチャンネル音源信号とRチャンネル音源信号と
を入力し、動きのある信号としてセンター信号Cおよび
サラウンド信号SをL,Rチャンネル音源信号から分離
する。
【0046】前後位置検出器25は、センター信号Cと
サラウンド信号Sとから聴取者に対する音源の位置(前
後関係及び距離)を検出してその情報を出力する。この
前後関係及び距離は、例えば、ある短い時間間隔内でセ
ンター信号Cとサラウンド信号Sのそれぞれの音圧の2
乗平均を算出し、どちらが大きいか及びその割合によっ
て求めることができる。そして、この前後関係及び距離
と、動き検出信号とによって聴取者と音源との仮想的な
位置関係を聴取者を中心とした水平面内円周上の方向情
報として供給することができる。動き検出信号は、映像
信号のフレーム間での映像の左右の動きベクトル量を用
いることができる。
【0047】加算器22は、センター信号Cとサラウン
ド信号Sとを加算して単一音源信号を作りだし、これを
実施例1又は2の構成の音像制御装置20に供給する。
【0048】加算器23は、音源分離回路21からのL
チャンネル音源信号に音像制御装置20にて生成された
Lチャンネル音信号を加算する。また、加算器24は音
源分離回路21からのRチャンネル音源信号に音像制御
装置20にて生成されたRチャンネル音信号を加算す
る。
【0049】上記の構成によれば、動きのある音の信号
から2チャンネル音信号を生成し、この2チャンネル音
信号を動きのない2チャンネル音源信号にそれぞれ加算
するので、2チャンネルで動きのある立体的な音を出力
することができる。
【0050】なお、ゲーム機などでは、画面上に表され
る物体或いは表されないが存在している(例えば、視点
位置の後方に存在)物体の位置、その物体の移動方向、
その物体が音源となるか否か等はコンピューター自身が
把握しているので、音源信号から動きのある信号の分離
や位置情報及び距離情報の生成は容易に行うことができ
る。
【0051】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、仮想的
に形成される聴取者に対する音源の平面位置に基づいて
2チャンネルスピーカーから発せられる音が制御され、
その方向に音源があるように音像が形成される。また、
音源位置を挟むように存在する二つの音像となるフィル
タ出力を選択するとともに位置情報に応じて相互の重み
を調整する構成では、音像の移動がなめらかに制御され
る。また、動きのある音の信号から2チャンネル音信号
を生成し、この2チャンネル音信号を動きのない2チャ
ンネル音源信号にそれぞれ加算する構成では、2チャン
ネルで動きのある立体的な音を出力することができると
いう効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】スピーカーの仮想的な配置状態(8分割)を示
す説明図である。
【図2】本発明の音像制御装置を示すブロック図であ
る。
【図3】両受聴状態における各要素の関係を示す説明図
である。
【図4】音像方向225°についての左用FIRフィル
タのインパルス応答特性を示すグラフである。
【図5】音像方向225°についての右用FIRフィル
タのインパルス応答特性を示すグラフである。
【図6】スピーカーの仮想的な配置状態(12分割)を
示す説明図である。
【図7】本発明の他の実施例の音像制御装置を示すブロ
ック図である。
【図8】本発明の音源分離回路を備えた音の音像制御装
置を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 フィルタ 1a Lチャンネル用フィルタ 1b Rチャンネル用のフィルタ 2 乗算器 3 加算器 21 音源分離回路 25 前後位置検出器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 聴取者と音源との仮想的な位置関係を聴
    取者を中心とした水平面内円周上の方向情報として供給
    する方向情報供給手段と、聴取者を中心に水平面内の方
    向を仮想的に分割して各方向に音像が形成されるように
    左右別に定められたフィルタ特性によって音源信号を補
    正して2チャンネルステレオの左右音信号を出力する左
    チャンネル用及び右チャンネル用のフィルタと、前記の
    方向情報に基づいてその方向に対応した音像となるよう
    に前記フィルタ出力を制御する手段とを備えていること
    を特徴とする音像制御装置。
  2. 【請求項2】 聴取者と音源との仮想的な位置関係を聴
    取者を中心とした水平面内円周上の方向情報として供給
    する方向情報供給手段と、聴取者を中心に水平面内の方
    向を仮想的に分割して各方向に音像が形成されるように
    左右別に定められたフィルタ特性によって音源信号を補
    正して2チャンネルステレオの左右音信号を出力する左
    チャンネル用及び右チャンネル用のフィルタと、前記の
    方向情報に基づく音源位置を挟むように存在する二つの
    音像となる前記フィルタ出力の相互の重みを方向情報に
    応じて調整する手段とを備えていることを特徴とする音
    像制御装置。
  3. 【請求項3】 音源信号から動きのない音の信号と動き
    のある音の信号に分離する手段と、動きのある音の信号
    について請求項1又は請求項2の音像制御手段にて2チ
    ャンネルステレオの左右音信号を生成し、この左右音信
    号を動きのない2チャンネルステレオの左右音源信号に
    それぞれ加算する手段とを備えていることを特徴とする
    音像制御装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999035886A1 (fr) * 1998-01-08 1999-07-15 Sanyo Electric Co., Ltd. Dispositif pseudo-stereophonique

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999035886A1 (fr) * 1998-01-08 1999-07-15 Sanyo Electric Co., Ltd. Dispositif pseudo-stereophonique
US6816597B1 (en) 1998-01-08 2004-11-09 Sanyo Electric Co., Ltd. Pseudo stereophonic device

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